Marcos de Referencia y Atlas Estereotácticos

Los marcos de referencia estereotácticos asignan a cada punto del cuerpo una coordenada numérica dentro de un espacio compartido y estandarizado, de modo que una ubicación puede ser nombrada por números en lugar de solo por descripción. Acoplados con atlas anatómicos, permiten que las imágenes de diferentes personas y estudios se registren en un marco común y se comparen, y sustentan la localización guiada por coordenadas en el cerebro.

Definition

Un marco de referencia estereotáctico es un sistema de coordenadas tridimensional definido, anclado a características anatómicas fijas, en el que cualquier punto puede especificarse mediante coordenadas numéricas; un atlas asociado mapea esas coordenadas a estructuras anatómicas nombradas o a una probabilidad de pertenecer a ellas.

Scope

Este tema cubre los sistemas de coordenadas y los atlas estandarizados utilizados para dar a las imágenes un marco de referencia común: el sistema proporcional de Talairach, las plantillas MNI/ICBM basadas en la población, los métodos de registro que deforman una imagen individual en un espacio estándar y el etiquetado de ubicaciones basado en atlas. Los trata como herramientas metodológicas y de referencia. No es una guía de procedimiento y no contiene instrucciones de tratamiento o dispositivos.

Core questions

• ¿Cómo se ancla un sistema de coordenadas estandarizado a la anatomía para que las coordenadas sean reproducibles?
• ¿Cómo se registra (deforma) una imagen individual en un espacio de referencia estándar?
• ¿Cómo representa un atlas probabilístico la variabilidad de la población en lugar de un solo cerebro?
• ¿Cómo se mapean las coordenadas numéricas de nuevo a etiquetas anatómicas nombradas?

Key concepts

• Línea y origen AC-PC
• Espacio de Talairach
• Plantillas MNI / ICBM
• Registro intersujeto y normalización espacial
• Atlas probabilísticos vs. de un solo sujeto
• Etiquetado anatómico basado en atlas
• Plantillas apropiadas para la edad

Key theories

Sistema de coordenadas proporcional (Talairach)

Talairach y Tournoux anclaron una cuadrícula de coordenadas a las comisuras anterior y posterior y escalaron el cerebro proporcionalmente a una caja delimitadora, de modo que cualquier punto pudiera recibir coordenadas numéricas y ser emparejado con una rebanada del atlas. Este esquema proporcional estableció la idea de un espacio estereotáctico compartido para el cerebro.

Atlas probabilístico / sistema de referencia

En lugar de un solo espécimen, el enfoque ICBM construye un espacio de coordenadas a partir de muchos cerebros registrados y registra, en cada ubicación, la probabilidad de pertenecer a una estructura o tejido dado, representando así la variabilidad de la población dentro del propio marco de referencia.

Mechanisms

Un marco de referencia primero fija un origen y ejes en puntos de referencia internos estables (clásicamente las comisuras anterior y posterior y el plano mediosagital). Una imagen individual se registra luego a una plantilla mediante una transformación estimada que la alinea con el espacio estándar, después de lo cual cada vóxel lleva coordenadas estándar. Los atlas de un solo sujeto (como el de Talairach) mapean esas coordenadas a un cerebro etiquetado, mientras que los atlas probabilísticos construidos a partir de muchos sujetos (el enfoque ICBM) informan la probabilidad de que una coordenada pertenezca a una estructura dada, y las parcelaciones automatizadas adjuntan etiquetas anatómicas a las coordenadas en el espacio de la plantilla. Las plantillas de población pueden adaptarse a la edad para que el registro no esté sesgado hacia un promedio adulto.

Clinical relevance

Los marcos de coordenadas compartidos permiten que los hallazgos se localicen mediante números reproducibles, se comparen entre personas y estudios, y se etiqueten automáticamente contra un atlas. Son fundamentales para el análisis de neuroimagen de grupo y para la localización basada en coordenadas en el cerebro. Esta entrada describe el marco de referencia y análisis; no proporciona instrucciones para ningún procedimiento individual de focalización, quirúrgico o de tratamiento.

Evidence & guidelines

El campo se basa en obras de referencia metodológicas y métodos de registro validados en lugar de ensayos clínicos: el atlas proporcional de Talairach, las plantillas probabilísticas del ICBM, el registro automático intersujeto, la parcelación basada en atlas y la construcción de plantillas apropiadas para la edad. Una advertencia recurrente en esta literatura es que el cerebro único de Talairach y la plantilla de población del MNI no son idénticos, por lo que las coordenadas no son intercambiables sin una conversión explícita.

History

Las coordenadas estereotácticas entraron en la neurocirugía a principios del siglo XX y fueron llevadas a la imagen por el atlas proporcional de Talairach y Tournoux de 1988, que definió una cuadrícula reproducible anclada a las comisuras. Las limitaciones de un solo espécimen impulsaron al Instituto Neurológico de Montreal y al Consorcio Internacional para el Mapeo Cerebral a construir plantillas de población y atlas probabilísticos en las décadas de 1990 y 2000, y el registro y la parcelación automatizados hicieron que el análisis basado en coordenadas fuera rutinario.

Debates

Coordenadas de Talairach versus MNI

El espacio de Talairach se define en un solo cerebro post-mortem, mientras que el espacio MNI/ICBM es un promedio de muchos cerebros vivos, por lo que coordenadas numéricas idénticas no apuntan a la misma anatomía en ambos; las ubicaciones deben convertirse en lugar de asumirse equivalentes, lo que ha causado una confusión persistente en los informes.

Key figures

• Jean Talairach
• Pierre Tournoux
• Alan Evans
• John Mazziotta
• D. Louis Collins

Seminal works

• talairach-tournoux-1988
• mazziotta-2001
• collins-1994
• evans-2012

Frequently asked questions

¿Qué es la línea AC-PC y por qué es importante?

La línea AC-PC conecta las comisuras anterior y posterior y, junto con el plano mediosagital, fija el origen y la orientación del marco estereotáctico clásico. Anclar las coordenadas a estos puntos de referencia internos estables es lo que hace que el sistema de coordenadas sea reproducible entre personas.

¿Son las coordenadas de Talairach y MNI lo mismo?

No. El espacio de Talairach se basa en un solo cerebro, mientras que el espacio MNI/ICBM se construye a partir de muchos cerebros promediados, por lo que la misma coordenada numérica puede corresponder a una anatomía ligeramente diferente. Las coordenadas deben convertirse explícitamente entre los dos en lugar de tratarse como intercambiables.